高被引論文選編

編輯：侯美亭 張萌

基于中國東部行星邊界層頂部系留飛艇的新粒子形成的直接測量——Direct measurement of new particle formation based on tethered airship around the top of the planetary boundary layer in eastern China. Atmospheric Environment, 2019, Vol. 209.

新粒子生成（NPF）是大氣氣溶膠的一個主要來源，并通過貢獻多達2/3的大氣云凝結核在全球氣候中發(fā)揮重要作用。近幾十年來，人們對近地表NPF的特征和機制進行了大量研究。然而，由于垂直測量的限制，行星邊界層（PBL）頂部周圍的NPF特征仍不清楚。為此，南京大學的Qi等采用搭載先進粒子儀器的系留飛艇，于2017年12月直接測量中國東部長江三角洲（YRD）PBL正上方和下方的NPF。與實時地面激光雷達觀測相結合，成功地測量了PBL頂部上方/下方100 m處的氣溶膠粒度分布、氣溶膠和氣體污染物的化學成分。盡管在飛行期間和在YRD的三個地點沒有在PBL內觀測到NPF事件，但在PBL之上檢測到增長率為3.8 nm/h的NPF事件。PBL上方的高氧化能力、足夠的可冷凝蒸汽和低冷凝匯有利于NPF的發(fā)生。模型模擬和氣溶膠化學成分結果表明氣相硫在NPF及其隨后在高層大氣中的生長中的重要作用。

HD（CP）（2）觀測試驗（HOPE）概述——The HD(CP)(2) Observational Prototype Experiment (HOPE) - an overview. Atmospheric Chemistry and Physics, 2017, Vol. 17.

HD（CP）2觀測試驗（HOPE）是于2013年4—5月在德國Jülich進行的為期2個月的實地大氣外場觀測試驗，并隨后于2013年9月在德國Melpitz舉行了一場小型試驗，這些試驗旨在為評估新的德國二十面體網格非靜力大氣模式（ICON）提供關鍵觀測數據集，并進一步提供有關陸氣邊界層交換，云和降水過程的信息，以及受參數化影響的子網格變率和微物理屬性。HOPE專注于對流大氣邊界層中云和降水的起源。德國萊布尼茨對流層研究所的Macke等總結了HOPE試驗中的儀器設置及觀測示例結果。HOPE-Jülich儀器包括一個無線電探測臺，4個多普勒激光雷達，4個拉曼激光雷達（其中3個提供溫度，3個提供水汽信息，所有這些都是粒子反向散射數據），1個水汽差分吸收激光雷達，3個云雷達， 5個微波輻射計，3個雨雷達，6個天空成像儀，99個輻射強度計和5個太陽光度計，這些儀器在不同地點運行，其中一些是協同運行。HOPE-Melpitz觀測試驗是將基于地面遙感的氣溶膠和云與基于直升機和氣球觀測的大氣柱相結合。HOPE在大約10 km×10 km×10 km的范圍內提供了前所未有的氣溶膠、云和降水的大氣動力學、熱力學、微觀和物理特性，具有高空間和時間分辨率。HOPE數據將極大地促進對邊界層動力學以及云和降水形成的理解。數據集已通過專用數據門戶提供。用于模式評估的HOPE數據的首次應用已經顯示出觀測到的和模式模擬的邊界層高度、湍流特征和云覆蓋之間的一致性，但是它們也顯示出了顯著的差異，值得從觀察和模擬的角度進行進一步研究。

ML-CIRRUS：使用“高空和遠程研究飛機（HALO）”進行的自然卷云和軌跡卷云的空中試驗——MLCIRRUS - The airborne experiment on natural cirrus and contrail cirrus with the high-altitude long-range research aircraft HALO. Bulletin of the American Meteorological Society,2017, Vol. 98, No. 2.

中緯度卷云試驗（ML-CIRRUS）部署了高空和遠程研究飛機（HALO），以獲得關于自然卷云和飛機引起的尾跡卷云的成核、生命周期和氣候影響的新理解。目前對卷云性質及其變化的直接觀測仍然不完整，限制了我們對云對氣候影響的理解。此外，在當前的天氣預報模式中，對云層的動力效應和反饋沒有得到充分的體現。在這里，德國航空和航天中心的Voigt等介紹了使用德國大氣科學界的G-550飛機拍攝ML-CIRRUS的原理、目標和科學亮點。首次將云現場觀測與最先進的云探測器、激光雷達和新型的冰殘留物、氣溶膠、微量氣體和輻射儀器相結合。飛機觀測的同時，進行了衛(wèi)星和地面遙感以及數值模擬。2014年春季，HALO在歐洲上空進行了16次飛行，重點研究了由包括溫暖輸送帶在內的鋒面系統和其他動力機制（急流、山波和對流）誘導的人為軌跡卷云和中緯度卷云?；贛L-CIRRUS，研究強調了：1）微觀物理學的新觀測和輻射卷云屬性及其變化；2）云預報和衛(wèi)星產品的驗證；3）軌跡可預測性的評估；4）直接觀測的航跡卷云及其與自然卷云的區(qū)別。ML-CIRRUS提供了一個關于歐洲中緯度人口密集地區(qū)卷云的全面數據集，可以增強我們對卷云及其對氣候和天氣作用的理解。

（以上由侯美亭選編）

毫米波雷達反演層狀云液態(tài)水路徑研究——《高原氣象》2018年第36卷第1期

為了從毫米波雷達觀測數據準確反演云中液態(tài)水路徑，姚志剛等利用中國區(qū)域飛機探測資料得到的云粒子譜參數，基于2008年壽縣ARM-AMF地基毫米波云雷達觀測，針對層狀云采用不同的云粒子譜參數假定，由物理迭代法和經驗關系法反演云中液態(tài)水路徑，并與地基微波輻射計的云水產品進行對比，開展了基于地基毫米波雷達的層狀云液態(tài)水路徑反演算法的對比分析。結果表明，反演結果與譜參數的選取以及云的特征密切相關，但物理迭代法總體上優(yōu)于傳統的經驗關系法且前者對譜參數假定的依賴性相對較弱；基于中國區(qū)域的飛機探測資料得到的譜參數能夠得到更優(yōu)的反演結果；云中可能存在的大粒子是云雷達液態(tài)水路徑反演高估的可能原因之一。最后，提出了基于云特征的譜參數選擇方案，顯著改進了云中液態(tài)水路徑的反演結果。

不同資料同化對登陸臺風菲特（2 0 13）短時預報的影響研究——《氣象》2017年第43卷第9期

為定量評估地面、探空、飛機報、衛(wèi)星輻射亮溫、雷達反射率及徑向風等不同觀測資料同化對臺風預報性能的影響，陳鋒等以2013年嚴重影響我國的登陸臺風菲特為例，利用WRF模式與GSI-3DVAR同化系統開展觀測系統試驗（OSE）研究，探討了不同類型資料同化對“菲特”（2013）路徑、強度、形勢場和降水短時預報的相對貢獻及可能影響機理。結果表明：1）不同類型資料同化對模擬結果貢獻程度有明顯差別，其中探空、雷達反射率和飛機報對模擬結果有較大影響，分別“拒絕”這三種資料后模式模擬的高空各要素均方根誤差分別上升約54.8%～62.0%、9.2%～16.5%和6.1%～6.4%。2）對于不同的臺風預報效果評估參數，各類資料的貢獻率大小排序不同。對高空場和臺風路徑模擬影響較大的是探空和飛機報，對臺風強度模擬影響較大的依次是雷達徑向風、反射率、探空和飛機報，而對降水模擬影響較大的依次是雷達反射率、探空和飛機報。3）各類資料對降水模擬的貢獻率隨時間變化不同。雷達反射率資料對降水的貢獻隨著模式積分時間明顯下降，而飛機報、探空資料等對降水的貢獻在模式積分3 h之后開始出現。4）資料同化對降水模擬的改進與其對臺風路徑、水物質及強度模擬改進有關,因此影響高空場、臺風路徑和強度較大的雷達反射率、探空和飛機報資料，也是對降水模擬貢獻較大的資料。

激光雷達反演邊界層高度方法評估及其在北京的應用——《大氣科學》2018年第42卷第2期

邊界層高度是影響大氣邊界層發(fā)展和空氣污染程度的重要因子，是環(huán)境和氣候研究的重要參數。李霞等利用激光雷達對北京地區(qū)2011年5月至2012年4月的邊界層高度進行探測分析，采用小波協方差方法反演邊界層高度，評估了該方法的適用性。得到基于小波協方差方法自動判斷邊界層高度的最優(yōu)參數組合，激光雷達與飛機探測結果對比一致性較好；與探空結果相關系數0.88，激光雷達反演的邊界層高度略偏高。當激光雷達的垂直分辨率為30 m時，更加適合北京地區(qū)的步長和閾值分別為210 m和0.05；當激光雷達的垂直分辨率為15 m時，步長和閾值分別為135 m和0.05。分析期間，不同季節(jié)邊界層高度日變化有明顯的不同，夏季14：00（北京時）左右達到最高，較高的邊界層高度可維持3～4 h，平均可達1.30 km；季較高邊界層高度只能維持2 h左右，平均為1.08 km。有云與無云天氣邊界層日變化特征以及邊界層高度存在顯著的差異，云的存在減少了到達地面的直接輻射，抑制了湍流的發(fā)展，進一步抑制了邊界層的發(fā)展；文章也將激光雷達反演邊界層高度結果應用于觀測時期邊界層高度與地面污染的關系研究中，統計得到邊界層高度與PM2.5濃度的相關系數為-0.340。

火箭彈下投探測臺風氣象參數新技術及初步試驗——《科學通報》2017年第62卷第32期

與飛機探測臺風的技術路線不同，中國氣象局上海臺風研究所聯合中國航天科工集團第四研究院，歷時3年完成了一種基于火箭彈的臺風下投探測新技術的設計和研制。2015年10月3日23時00分（北京時），首枚臺風探測試驗火箭彈在海南省萬寧市試射成功，6 min內即將攜帶的多枚下投式探空儀“精準”送入200 km之外的強臺風“彩虹”內核區(qū)域。與車載GPS探空等資料的初步比對分析表明，實時傳回的火箭彈下投探測資料質量可靠。試驗的成功，為快速而精準地獲取臺風內部（不同區(qū)域、同時刻）精細結構特征提供了有效的直接觀測手段，也為實現基于預報的臺風目標敏感性觀測提供了新途徑。

飛機氣象探測資料（AMDAR）質量控制與質量分析——《氣象》2017年第43卷第5期

江勤等基于NCEP的AMDAR質控方法，建立了一套業(yè)務質量控制系統。選取2014年全球AMDAR資料對系統進行測試，系統運行穩(wěn)定，并根據質控結果統計分析了AMDAR資料各質量類型演變及分布特征。主要結論如下：1）2014年全年平均逐小時剔除率為5.79%，其中重復性報文占主要部分。2）報文數量和報文質量均表現出明顯的日變化特征，重復性報文在報文數量密集時剔除率增加，可疑數據和時空不一致性相反。3）飛機報文質量在各個高度層表現出不同的特征，質量問題主要出現在近地面層、動力調整高度和飛行狀態(tài)轉換及巡航高度。4）經緯度閾值變化對重復報文剔除結果影響敏感度最高，主要反映在中高層，高度閾值影響表現在中低層。5）剔除疑誤報文后計算的全球平均溫度呈現明顯正異常，風速負異常。

（以上由張萌選編）